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生物质

2018-07-29 15:47:50
在巴西的甘蔗种植园。甘蔗渣英语Bagasse是一种生物质。
在法国梅斯的一座热电联产厂。该厂45GW锅炉使用废木材的生物质作为能源,并为30000住宅供电和供热。

生物质 Biomass)是指能够当做燃料或者工业原料,活着或刚死去的有机物。生物质能最常见于种植植物所制造的生质燃料,或者用来生产纤维、化学制品和热能的动物或植物。也包括以生物可降解的废弃物(Biodegradable waste)制造的燃料。但那些已经变质成为煤炭或石油等的有机物质除外。

许多的植物都被用来生产生物质能,包括了芒草、柳枝稷、麻、玉米、杨属、柳树、甘蔗和棕榈树。[1]。一些特定采用的植物通常都不是非常重要的终端产品,但却会影响原料的处理过程。因为对能源的需求持续增长,生物质能的工业也随着水涨船高。

虽然化石燃料原本为古老的生化质能,但是因为所含的碳已经离开碳循环太久了,所以并不被认为是种生物质能。燃烧化石燃料会排放二氧化碳至大气中。

像是一些最近刚发展出来的生物质能制造的塑胶可以在海水中降解,生产方式也和一般化石制造塑胶相同,而且相较之下生产成本还更便宜,也符合大部分的最低品质标准。但使用寿命比一般的耐水塑胶还要短。[2]

目录

  • 1 处理和利用
  • 2 环境影响
  • 3 人类生质能产量及消费
  • 4 参见
  • 5 参考资料
  • 6 外部链接

处理和利用

生物质能不单只用来当燃料使用,也有其他用途,例如玉米。

利用植物的生质能电池
生质柴油的加油站

低技术处理包括:[3]

  • 堆肥 (调整和增肥土壤)
  • 厌氧消化 (使生物质能腐烂以生产沼气或将污泥转成肥料)
  • 发酵和蒸馏 (都用来制造乙醇)

更高技术的处理包括:

  • 高温裂解 (在空气不足或缺乏空气的状态下加热有机废弃物以制造像是瓦斯或是煤炭等易燃物)
  • 加氢气化 (生产甲烷和乙烷)
  • 氢化 (在高温高压下用一氧化碳和蒸气将生物质能转化为石油)
  • 破坏性蒸馏 (用高纤维有机废弃物中生产甲醇)
  • 酸水解 (用废木材生产可蒸馏的糖类)

燃烧生物质能或是其所生产的燃料,可以用来生产热能或是电能。

生物质能的其他用途,除燃料和堆肥包括:

  • 建材
  • 生物可降解塑胶和纸张(用纤维素)

环境影响

生物质能是碳循环的一个环节。光合作用将大气中的碳转化成有机物质,而有机物质在死亡或被氧化后会再以二氧化碳(CO2)的形式回归大气。这循环相对的所需的时间较短,而用作燃料的植物可以很快地不断地重复种植替代。因此使用生物质能作为燃料依然可以维持大气中碳含量的水平。按重量计算,干燥木材普遍的碳储量大约在50%左右。[4]

虽然生物质能是一种可再生能源,有时也被称为"碳中性"的能源,但还是可能会助长全球暖化。这情况会发生在碳中性平衡被破坏时,例如森林开伐或都市化。使用生质燃料替代化石燃料仍会排放一样多的CO2至大气中。但用作燃料的生物质能还是被视为是碳中性的,或者是温室气体的净消耗者,因为可以抵销甲烷进入大气。干燥的生物质能中含量约50%的碳早已经进入碳循环中。在生物质能的生命中会从大气吸收CO2,结束后再以CO2和甲烷(CH4)的形式回归大气,而这取决于它最后的结果。CH4最后会再转化成CO2并完成碳循环的周期。而化石燃料会将碳带离循环并储存起来,直到再回归大气中,增加大气碳循环的碳含量。

生物剩余物的产生的能源会取代化石燃料而让化石燃料的碳继续被留着,也交换循环中包括生物残留的CO2和CH4的混和气体还有大部分的碳的组成。但因为缺乏借由生物剩余物产生能量的应用,大部分剩余物的碳还是以腐烂或燃烧的方式回归大气。腐烂过程中大约会产生50%的CH4,而燃烧会产生5-10%的CH4。发电厂会控制燃烧将大部分的生物质能转换成CO2,因为CH4是比CO2更强大的温室气体。借由利用生物质能产生能量的处理过程中将CH4转换成CO2能够大幅的减缓温室效应。

美国现有的生物质能发电厂供应1700百万瓦,占全部约0.5%的电力。减少了约1100万吨的CO2和200万吨的CH4排放量。而减少排放的CH4量所产生的温室效应威力是减少排放的CO2的20倍。生物质能生产能量所减少的排放温室气体的效率是其他碳中性能源生产技术的5倍。

目前Florida Crystals Corporation的New Hope Power Partnership是美国最大的生物质能发电厂。借由回收甘蔗渣和废弃木材所产生的140百万瓦电力足够提供它的大型研磨厂和提炼厂运作还有超过40000家庭的供电。每年约省下了80万桶的石油,减少使用了许多在佛罗里达的垃圾掩埋地。[5][6][7]

人类生质能产量及消费

这表显示的是人类会生物质能的消费和利用,并不包括未收成和利用的。

生态系统类型 面积 平均净总产量 世界总产量 平均生物质能 世界生物质能 最低更替率
(百万立方公里) (dryC克/平方米/年) (亿吨/年) (dryC公斤/平方米) (亿吨) (年)
热带雨林 17.0 2,200 370.40 45.00 7650.00 20.45
热带季风森林 7.5 1,600 120.00 35.00 2625.00 21.88
温带常绿林 5.0 1,320 66.00 35.00 1750.00 26.52
温带落叶林 7.0 1,200 84.00 30.00 2100.00 25.00
寒带森林 12.0 800 96.00 20.00 2400.00 25.00
地中海型开放森林 2.8 750 21.00 18.00 504.00 24.00
沙漠及半干燥灌木林 18.0 90 16.20 0.70 126.00 7.78
极端沙漠、砾漠、沙丘或冰原 24.0 3 0.70 0.02 4.80 6.67
耕地 14.0 650 91.00 1.00 140.00 1.54
沼泽 2.0 2,000 40.00 15.00 300.00 7.50
湖泊和溪流 2.0 250 5.00 0.02 0.40 0.08
整体陆地 149.00 774.51 1154.00 12.57 1,8734.20 16.23
开阔大洋 332.00 125.00 415.00 0.003 10.00 0.02
涌升流 0.40 500.00 2.00 0.020 0.10 0.04
大陆棚 26.60 360.00 95.80 0.010 2.70 0.03
藻床及珊瑚礁 0.60 2,500.00 15.00 2.000 12.00 0.80
河口和红树林 1.40 1,500.00 21.00 1.000 14.00 0.67
整体海洋 361.00 152.01 548.80 0.01 38.70 0.07
总和 510.00 333.87 1702.80 3.68 1,8772.90 11.02

来源:Whittaker, R. H.; Likens, G. E. The Biosphere and Man. (编) Leith, H. & Whittaker, R. H. Primary Productivity of the Biosphere. Springer-Verlag. 1975: 305–328. ISBN 978-0-387-07083-4.  ; Ecological Studies Vol 14 (Berlin)

参见

  • 生质燃料(生物燃料)
  • 碳足印
  • 碳(Carbon)
  • 柴(Firewood)-传统的木质生质燃料
  • 纤维素乙醇商业化英语Cellulosic ethanol commercialization
  • 食物与燃料之争

参考资料

  1. ^ T.A. Volk, L.P. Abrahamson, E.H. White, E. Neuhauser, E. Gray, C. Demeter, C. Lindsey, J. Jarnefeld, D.J. Aneshansley, R. Pellerin and S. Edick. Developing a Willow Biomass Crop Enterprise for Bioenergy and Bioproducts in the United States. Proceedings of Bioenergy 2000. Adam's Mark Hotel, Buffalo, New York, USA: North East Regional Biomass Program. October 15–19, 2000 [2006-12-16]. OCLC 45275154. 
  2. ^ Oh, Chicken Feathers! How to Reduce Plastic Waste. Yahoo News, Apr 5, 2007.
  3. ^ Introduction to Renewable Energy Technology. 1996. John Sakalauskas. Northern Melbourne Institute of TAFE / Open Training Services.
  4. ^ Forest volume-to-biomass models and estimates of mass for live and standing dead trees of U.S. forests 互联网档案馆的存档,存档日期2007-07-11.
  5. ^ How False Solutions to Climate Change Will Worsen Global Warming 互联网档案馆的存档,存档日期2008-12-05.
  6. ^ Biofuel crops may worsen global warming: study
  7. ^ Biodiesel Will Not Drive Down Global Warming

EISFELDER, C., KUENZER, C. and DECH, S., 2011: Derivation of biomass information for semi-arid areas using remote-sensing data, International Journal of Remote Sensing, DOI:10.1080/01431161.2011.620034

外部链接

  • 新能源网 生物质能
  • 绿色和平:生物能源
  • What is Biomass? - Växjö University
  • Biomass as an Energy Source - Växjö University
  • Everything Biomass
  • Michigan Biomass Energy Program
  • BioMASS Laboratory at University of Illinois at Urbana-Champaign [失效链接]
  • Forest Bioenergy
  • Texas State Cons. of Energy Office Biomass Article
  • Kentucky fc
  • Biomass on Hydrogenews
  • Renewable Products Development Laboratories (RPDL)
  • European Biomass Industry Association (EUBIA)
  • European Biomass Conference & Exhibition.
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